1. Spouštění asynchronních motorů

1. Spouštění asynchronních motorů  při spouštěni asynchronního motoru je záběrový proud až 7 krát vyšší než hodnota nominálního proudu  tím vznikají v síti velké proudové rázy při poměrně malém záběrovém momentu  přímé spouštění povoleno pouze pro motory s výkonem přibližně do 3 kW 1.1. Motory s kotvou nakrátko  zmenšení velkého rozběhového proudu lze u těchto typů motoru docílit pouze snížením rozběhového napětí  nejčastěji používané metody jsou: a) statorový spouštěč  do série s vinutím se zapojí omezovací odpory, které se během spouštění postupně vyřazují  pro omezení tepelných ztrát v odporech se do obvodu zařazují předřadné cívky, které ovšem zhoršují účiník v síti  tento způsob je vhodný pro jemný záběr motoru, který je při rozběhu málo zatížen b) rozběhové transformátory  do spouštěcího obvodu připojené transformátory snižují rozběhové napětí a tím i rozběhový proud  z ekonomických důvodů se nejčastěji používají autotransformátory  při spouštění lze autotransformátor i přetížit, neboť ihned po rozběhnutí motoru je odpojen ze sítě  tento způsob rozběhu se používá hlavně pro motory velkých výkonů

c) přepínač hvězda - trojúhelník  statorové svorky motoru jsou běžně spojeny do trojúhelníku, pokud při rozběhu přepneme svorky do hvězdy, napětí na vinutí se zmenší krát, tím klesne odebíraný proud a výkon na třetinu  metoda se může používat jen při malém zatížení motoru d) polovodičový regulátor napětí  jde o moderní postup, při kterém lze dosáhnout plynulý rozběh motoru, zlepšení účiníku a ještě šetřit elektrickou energií e) speciální úprava klece  kotvy s dvojitou klecí - jedna klec je nazývána rozběhová a druhá, umístěna blíže ke středu, je nazývána běhová  odporová klec - klec vyrobená z materiálu s větším měrným odporem  vírová kotva - speciální tvary drážek a tyčí vinutí jsou umístěny po celém obvodu rotoru, každý z těchto vodičů má stejný odpor, ale různé rozptylové indukčnosti

1.2. Motor s kroužkovou kotvou  přes kartáče je ke sběracím kroužkům rotoru připojen rotorový spouštěč, sestaven ze tří stejně velkých odporů, které jsou postupně vyřazovány

 do obvodu rotoru je zapojeno několik rezistorů, které se postupně odpojují → tím se snižuje odpor rotorového vinutí  je-li činný odpor vinutí velký, je velký i mechanický moment  rozběh probíhá s velkým mechanickým momentem a s malým zvýšením proudu  maximální odpor dosáhneme rozpojením stykačů KM2, KM3 a KM4 → rezistory se postupně odpojují – nejprve stykačem KM2, poté KM3 a nakonec KM4  na konci rozběhu je vinutí spojeno nakrátko  výhoda je, že motory mohou být při rozběhu zatížené

2. Řízení otáček asynchronních motorů  jsou tedy dány skluzem s, kmitočtem napájecího napětí f, a počet pólů p  ze vzorce pro výpočet otáček

, je patrné, jak

můžeme změnu otáček provádět:  změnou skluzu s  změnou počtu pólpárů p  změnou frekvence f

a) regulace otáček skluzem  změníme-li výkon, který se spotřebovává v rotoru, změní se i skluz  provádí se pomocí změny odporu vinutí rotoru  je možné provádět pouze u kroužkových motorů  motor s kotvou nakrátko má pevně daný odpor rotoru a není možné jej měnit  tato regulace je skoková

b)

regulace změnou počtu pólů  stator může mít dvě oddělená vinutí s různými počty pólů  tyto pak umožňují změnu otáček v poměru počtu pólů těchto dvou vinutí  tato regulace je skoková, protože počet pólových dvojic musí být celé číslo

c)

regulace změnou frekvence napájecího napětí

 používají se u motorů s kotvou nakrátko  používají se frekvenční měniče, které mění frekvenci napájecího napětí tak, aby vhodným způsobem dosáhli žádaných otáček

 připojením měniče kmitočtu můžeme řídit napětí a tím i vytvářené magnetické pole statoru  umožňují nastavit otáčky nižší, ale i vyšší než jsou jmenovité otáčky motoru  Frekvenční měnič:  mění napětí sítě na stejnosměrné a znovu jej střídá  je tak možné regulovat nejen frekvenci, ale i napětí  princip řízení otáček:  usměrnění probíhá pomocí tyristorů nebo diod  střídání pomocí výkonových tranzistorů, např. IGBT  řídicí obvod podle daného algoritmu a způsobu řízení ovládá všechny části frekvenčního měniče tak, aby vhodným způsobem nastavil požadované otáčky

 blokové schéma frekvenčního měniče

 otáčky motoru jsou řízeny plynule (téměř od nuly) a s minimálními ztrátami

 frekvenční měnič odebírá převážně činný výkon  způsob řízení však může vnášet do napájecí sítě nežádoucí vyšší harmonické frekvence  frekvenční měnič umožňuje i rekuperaci

3. Brzdění asynchronních motorů  při prostém odpojení ze sítě je v motoru (a případně v dalších zařízeních poháněných motorem (například vlak) akumulována velká kinetická energie, která působí dlouhý doběh motoru  brzdný moment, potřebný k rychlejšímu zastavení motoru, lze vytvořit jak mechanicky, tak i elektronicky a) mechanické brzdění  konstrukce: elektromagnetický odbrzďovač a přítlaková pérová brzda  třecí přítlaková brzda je přitlačovaná pérem při vypnutém motoru  při zapnutém motoru je brzda elektromagnet odtlačena od brzdného kotouče  použití: u obráběcích strojů a u zdvihacích mechanizmů

b) brzdění protiproudem → změněním smyslu otáčení  brzdný moment je způsoben opačným směrem točivého pole statoru → přepólujeme dva fázové vodiče => magnetického pole statoru vytváří brzdný moment, působící proti směru otáčení rotoru  po zastavení musíme motor odpojit → jinak se motor začne otáčet opačným směrem  veškerá kinetická energie se mění na teplo, tento způsob je tedy značně nehospodárný  tento způsob připadá v úvahu pouze pro velmi malé výkony, skokovým přepnutím smyslu otáčení motoru totiž vznikne skluz o velikosti dvojnásobku nominální frekvence motoru a tím dojde k obrovskému přetížení motoru a nárůstu proudu  tento způsob není moc vhodný, protože veškeré teplo vytvořené brzděním zůstává v motoru, který se tím ohřívá  použití: pohon pásové pily

c) brzdění generátorické → elektrodynamická brzda  označuje se také rekuperační brzdění → nadsynchronní brzdění  nastává při práci motoru jako generátoru, tedy když n > n1 lze jej použít pro zastavení motoru, pouze pokud je možné



 

 

 

měnit frekvenci otáčení magnetického pole frekvenčním měničem pokud je možné vracet vyrobenou energii zpátky do sítě, jedná se o nejhospodárnější způsob brzdění asynchronního motoru (tzv. rekuperace) tento způsob používají například moderní lokomotivy, tramvaje a trolejbusy pokud frekvenční měnič nevrací vyrobenou elektřinu zpátky do sítě, musí se tato někde spálit, nejčastěji v odporníku tento druhý způsob používají starší lokomotivy, tramvaje a trolejbusy u obou těchto způsobů je výhodné, že se vyrobená energie odvede mimo motor, který se díky tomu zbytečně nepřehřívá pomocí tohoto způsobu lze zastavit motor až do nulových otáček, udržovat konstantní brzdící moment a podobně používá se u motorů s přepínatelnými póly při přepnutí na nižší otáčky při spouštění břemene u jeřábu

d) dynamické brzdění → brzdění stejnosměrným proudem  statorové vinutí se odpojí od sítě a připojí se na zdroj nízkého stejnosměrného napětí

 magnetické pole statoru je tedy nepohyblivé a pohybující se rotor sám vytváří brzdný moment proudem indukujícím se v otáčejícím se rotoru  velikost brzdného momentu je možno regulovat velikostí stejnosměrného proudu pouze v omezeném rozsahu  tento způsob není moc účinný při vyšších otáčkách  při otáčkách blízkých nule se musí motor dobrzdit mechanicky  pro běžný čtyřpólový asynchronní motor je SS brzda nejúčinnější asi od 10Hz do 1Hz  tento způsob brzdění není moc výhodný, protože veškeré teplo vytvořené brzděním zůstává v motoru, který se tím ohřívá  použití: u obráběcích strojů, navijáků

e) brzdění motorů s kroužkovou kotvou → podsynchronní brzdění  provedeme změnu zapojení jako na jednofázový motor  při otáčení doprava vyvíjí otáčivý účinek doleva  v klidovém stavu nevzniká brzdný moment

Schémata zapojení asynchronních motorů Zapojení ovládání motoru pomocí stykače  naukové schéma

 v praxi se používají obvodová schémata:  schéma hlavního (silového) obvodu  schéma pomocného (ovládacího obvodu)

Schématické značky Ovládací cívka stykače Spojovací kontakt Rozpojovací kontakt Kontakt Pomocný rozpojovací kontakt Nadproudová ochrana Rozpojovací kontakt tepelné ochrany 8. Cívka elektromagnetického přístroje se zpožděním 9. Rozpojovací kontakt zpožděný při vypínání 10. Kontakt jističe 11. Světelná návěst 12. Motor (obecně) 13. Střídavý motor 14. Střídavá trojfázová soustava se středním vodičem 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Zapojení ovládání motoru pomocí stykače  schéma hlavního (silového) obvodu

 schéma pomocného (ovládacího obvodu)

Spouštění asynchronního motoru nakrátko pro oba směry otáčení

Spouštění asynchronního motoru nakrátko pro oba směry otáčení, po vypnutí doběh brzděn protiproudem  silové schéma je stejné, jako v předcházejícím případě  druhý stykač KM 2 spíná motor v opačném směru a je využit pro intenzivní brzdění při vypnutí stykače KM 1  aby se motor nezačal otáčet opačným směrem zabrání rychlostní relé (Alnico), které je připojeno k hřídeli motoru a je předřazeno před napájení cívky KM 2

Spouštění asynchronního motoru v zapojení hvězda trojúhelník  dobu zapojení ve hvězdě určuje časové relé